|
О "цветении" воды Кара-Чумышского водохранилища в 1962 г. (Куксн М.С., Улилова Т.С.)Кара-Чумышское водохранилище является первым опытом строительства водохранилища питьевого назначения на малой реке в условиях Сибири. Оно создано в 1954 г. на р. Кара-Чумыш, являющейся притоком р. Чумыш (притока Оби), и служит для водоснабжения двух городов Кузбасса-Прокопьевска и Киселевска. Р. Кара-Чумыш берет начало с восточных склонов Салаирского хребта. Длина ее 174 км. Строительство водохранилища проектировалось провести в 2 очереди. В настоящее время оно заполнено по плану первой очереди до отметки 342,5 м и представляет собой небольшой почти стоячий водоем (течение не превышает 0,04 м/сек) площадью 2,2 км2, вытянутый с северо-запада на юго-восток. Подпор распространяется на 7 км выше головных сооружений. Ширина водохранилища колеблется от 80 до 300 м, максимальная глубина в русловой части в районе водозабора 9 м, средняя глубина 2,4 м [5, 6]. Левый берег водохранилища представляет собой пологие западные склоны Тырганской возвышенности, покрытые в основном лугами, правый берег возвышенный, занятый черневой тайгой. В районе водохранилища в р. Кара-Чумыш впадают с левой стороны притоки Кармак и Керлегеш, с правой - Инчереп, Кузахтовая и Талдушка. Пойменные террасы как р. Кара-Чумыш, так и притоков в районе водохранилища почти полностью заболочены. Водохранилище хорошо защищено от воздействия ветров высокими берегами. Безморозный период в этой местности в среднем 120 дней, лед на реке держится 150-175 дней. Среднегодовая температура воздуха 1°С. Первое комплексное исследование Кара-Чумышского водохранилища было проведено в 1956 г. Были выполнены работы по изучению гидрохимического режима, развития фитопланктона, зоопланктона и зообентоса [4, 5, 8]. Необходимость этих исследований вызывалась тем, что качество воды в водохранилище в первые годы существования было очень плохим. Кроме того, в водоеме наблюдалось массовое развитие фитопланктона, затруднявшего работу насосно-фильтровальной станции. В дальнейшем качество воды заметно улучшилось, но "цветение" водоема в летний период продолжается до настоящего времени. В 1962 г. по заданию Сибирского отделения ГПИ Водоканалпроект в связи с планируемой реконструкцией Прокопьевского гидроузла и водохранилища было проведено его второе комплексное обследование. В нем приняли участие химическая лаборатория гидроузла (гидрохимические исследования), Центральный Сибирский ботанический сад СО АН СССР (изучение фитопланктона, определение эффективности очистки воды от водорослей отстойниками и фильтрами гидроузла и обследование почв и растительности зоны затопления по плану второй очереди), Новосибирское отделение ГОСНИОРХ (изучение зоопланктона и зообентоса). В настоящей работе излагаются материалы, касающиеся видового состава, численности, сезонного развития и продуктивности фитопланктона Кара-Чумышского водохранилища в 1962 г. Методика. Наблюдения за развитием фитопланктона проводились с мая по октябрь включительно на 15 постоянных гидробиологических станциях, из которых 5 располагались по руслу, остальные в надпойменных участках и в устьях притоков (рис. 1). На нижней русловой станции (ст. 1), расположенной в районе водозабора, пробы отбирались ежедекадно по горизонтам, начиная с поверхности через каждый метр до дна, на остальных станциях - ежемесячно и только из поверхностного и придонного слоев воды. Объем пробы - 1 л. Пробы фильтровались через предварительные мембранные фильтры. Одновременно с отбором проб на ст. 1 определялась интенсивность фотосинтеза водорослей по методу склянок (кислородный вариант; 2). Рис. 1. Схема расположения гидробиологических станций на Кара-Чумышском водохранилище (цифры означают номера станций) Гидрохимический режим Кара-Чумышского водохранилища, по данным А. П. Барбоса 11], в 1962 г. характеризовался следующими показателями: прозрачность воды по шрифту Снеллена 42 см и выше; цветность в открытый период 20-32°; окисляемость 5,6-7,2 мг O2/л; аммиачный азот содержался в количестве 0,023-0,036 мг/л, нитратный в мае - 0,316, с июня по сентябрь-0,023-0,054 мг/л, фосфор - 0,0029-0,0046 мг/л, железо-0,10-0,30 мг/л, кремний-2,80-7,57 мг/л. В мае-июле в поверхностном слое воды наблюдалось пересыщение воды O2, осенью - небольшой дефицит. На глубине 4,5 м отмечался постоянный дефицит O2 и повышенное содержание СO2. Между поверхностными и придонными слоями воды имелись различия и в содержании других химических соединений. Особенно хорошо они были выражены в июне и июле. Разница температур в этот период на упомянутых горизонтах (0,5 и 4,5 м) иногда достигала 5°С (рис. 2). Рис. 2. Совмещенный график температуры воды и общего количества водорослей в Кара-Чумышском водохранилище в 1962 г.: 1 - температура воды на глубине 7 м; 2 - температура воды на глубине 0,5 м\ 3 - общее количество водорослей (млн. клеток/л) Фитопланктон Кара-Чумышского водохранилища в 1962 г. был хорошо развит в течение всего вегетационного периода (май-октябрь) и характеризовался большим видовым разнообразием. По неполным данным, в планктоне обнаружено 90 видов водорослей. В отдельные сроки наблюдений отмечены вспышки массового развития диатомовых, сине-зеленых, эвгленовых, пирофитовых, золотистых, хлорококковых, вольвоксовых и десмидиевых. В общем нами зарегистрировано четыре максимума развития фитопланктона: в июне - за счет массового развития диатомовых и золотистых, в июле - сине-зеленых и вольвоксовых, в августе - эвгленовых, вольвоксовых и десмидиевых, в сентябре - диатомовых и сине-зеленых. Для каждого из указанных выше месяцев был характерен свой набор господствующих видов (табл. 1), и в водохранилище с мая по октябрь имела место постоянная смена руководящих форм фитопланктона. Количество и биомасса отдельных видов водорослей в течение вегетационного периода испытывали сильные колебания. Некоторые виды давали кратковременные вспышки развития (Synedra acus var. radians, Cosmarium subprotumidum Nordst. и др.) и затем исчезали из планктона или встречались лишь единично, другие встречались в большом количестве продолжительное время, давая иногда два пика (Aphanizomenon flos-aquae, Asterionella formosa и др.). Наибольшее количество водорослей ("цветение") наблюдалось в сентябре (35-40 млн. клеток!л) и в июле (23-26 млн. клеток!л). Колебания биомассы фитопланктона не всегда совпадали с колебаниями численности. Максимальная биомасса отмечена в августе-октябре: 26-29 мг/л (см. табл. 1). Таблица 1. Фитопланктон Кара-Чумышского водохранилища в 1962 г. Поскольку больших различий в видовом составе водорослей между отдельными участками водоема не наблюдалось, рассмотрим ритм сезонного развития и вертикальное распределение перечисленных выше систематических групп на примере нижней русловой станции (ст. 1), где отбор проб был наиболее частым (ежедекадным). Диатомовые водоросли встречались в течение всего вегетационного периода. Массовое развитие давали виды Synedra ulna (Nitzsch) Ehr., S. acus var. radians Kütz., Fragilaria crotonensis Kitt., Asterionella formosa Hass. В небольшом количестве присутствовали Cyclotella meneghiniana Kütz., Stephanodiscus hantzschii Grun. и формы дна и обрастаний. Максимум развития Synedra acus var. radians Kütz. и 5. ulna (Nitzsch) Ehr. наблюдался в конце мая (2,3 млн. клеток, биомасса 3,34 мг/л). Температура в это время доходила до 10,5-16°С (см. рис. 2). В середине июня эти виды присутствовали лишь как примесь и к концу июня совершенно выпали из планктона. Вновь они были обнаружены в середине августа, изредка попадались в сентябре и в заметном количестве в октябре. Fragilaria crotonensis Kitt. встречалась в течение всего периода наблюдений и имела два пика развития. Первый отмечен в середине июня при температуре в поверхностном слое воды 21,2° С. В это время насчитывалось 2,2 млн. клеток/л (биомасса 9,45 мг/л); второй-в середине октября при температуре ниже 10° С (среднемесячная 5,9° С). В последнем случае количество водорослей было больше - 5,9 млн. клеток/л (биомасса 25,48 мг/л). В июле-сентябре численность вида колебалась в пределах от 0,15 до 0,68 млн. клеток/л. Asterionella formosa Hass., как и предыдущий вид, обнаруживалась с мая по октябрь и также дала две вспышки развития. Первая наблюдалась в начале июля (6 млн. клеток/л, биомасса 2,38 мг/л) вслед за снижением численности Fragilaria crotonensis Kitt. Она была непродолжительной и уже к 20 июля в планктоне насчитывалось всего 0,05 млн. клеток/л. В августе клетки A. formosa Hass. встречались лишь единично. В сентябре началось второе нарастание численности этого вида, и к концу второй декады в планктоне насчитывалось 19,4 млн. клеток/л (биомасса 7,77 мг/л). "Цветение" продолжалось почти месяц. К началу октября концентрация A. formosa Hass. снизилась, но оставалась еще довольно высокой - 13,1 млн. клеток/л, биомасса - 5,24 мг/л. К 20 октября в планктоне насчитывалось лишь 0,18 млн. клеток/л. Температура в июле- 23-25° С, в сентябре развитие вида началось при температуре 16°С и пошло на убыль при снижении ее до 10° С. Cyclotella meneghiniana Kütz. и Stephanodiscus hantzschii Grun. чаще всего встречались в сентябре, но даже в это время их количество не превышало 0,63,млн. клеток/л, биомасса - 2,53 мг/л. В остальные месяцы количество их было еще меньше. Таким образом, диатомовые водоросли в 1962 г. имели три пика численности: в конце мая - начале июня за счет развития Synedra ulna (Nitzsch) Ehr., 5. acus Kütz., Fragilaria crotonensis Kitt., в начале июля и сентябре за счет развития Asterionella formosa Hass. (рис. 3). Максимальное количество диатомовых (20,9 млн. клеток/л) наблюдалось в сентябре, максимальная биомасса (26,15 мг/л) - в октябре. Самую высокую биомассу дал вид Fragilaria crotonensis Kitt. Данные вертикальных разрезов, сделанных на станции 1 (рис. 4), и результаты анализов придонных проб показывают, что диатомовые водоросли встречаются на всех горизонтах с преобладанием в поверхностных слоях. Сине-зеленые водоросли были представлены следующими видами: Anabaena sp. (без спор), Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, Microcystis pulverea (Wood) Forti emend. Elenk., единично попадались колонии Gloeocapsa sp. Виды Anabaena sp. в небольшом количестве обнаруживались уже в мае, в массе появились в первой половине июля (5,24 млн. клеток/л, биомасса 0,73 мг/л). К концу июля они исчезли из планктона и в дальнейшем не встречались. Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs до середины лета отсутствовал в планктоне, впервые он появился в начале июля и в большом количестве был зарегистрирован 10 июля (10,7 млн. клеток/л, биомасса 0,93 мг/л). К концу июля численность его сократилась, и в августе он встречался лишь единично. Максимальное развитие этого вида приходилось на сентябрь (до 22,3 млн. клеток/л, биомасса 1,94 мг/л). В начале октября отмечен спад численности Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, и 20 октября он в пробах не был найден. Microcystis pulverea (Wood) Forti emend. Elenk. обнаруживался в небольшом количестве лишь в августе и сентябре. В общем, сине-зеленые водоросли в массе встречались в июле и в сентябре (см. рис. 3). Сосредоточивались они в основном в поверхностном слое воды до глубины 4 м (см. рис. 4). Биомасса их сравнительно небольшая. Даже в сентябре во время "цветения" она не превышала 2 мг/л. Рис. 3. Сезонное развитие отдельных групп фитопланктона в Кара-Чумышском водохранилище в 1962 г. Из эвгленовых водорослей наиболее распространенными были Trachelomonas volvocina Ehr., Т. hispida (Perty) Stein emend. Defl., единично попадались Euglena Ehr., Phacus Duj. Виды Trachelomonas наблюдались в планктоне начиная с конца мая и до октября включительно. Значительного развития они достигли во второй половине лета (см. рис. 3). Максимум приходился на середину августа. Несмотря на сравнительно небольшую численность упомянутых видов в этот период (3 млн. клеток/л), биомасса их была довольно высокой (12,04 мг/л). В последующие сроки наблюдений количество эвгленовых колебалось от 0,2 до 0,8 млн. клеток/л (биомасса 1-5 мг/л). Водоросли были распространены преимущественно в верхнем трехметровом слое воды (см. рис. 4). Рис. 4. Вертикальное распределение водорослей в Кара-Чумышском водохранилище в 1962 г. (млн. клеток в 1 л воды) Пирофитовые и золотистые водоросли не являлись в водохранилище доминирующими группами. Количество пирофитовых не превышало 0,5 млн. клеток/л. В планктоне встречались виды Cryptomonas Ehr. и Peridinium Ehr. Клетки первого единично попадались лишь в июле, второй вид обнаруживался во все месяцы, кроме июля, но лучше всего был представлен в конце августа и первой декаде сентября. В последний срок численность в общем небольшая (0,42 млн. клеток/л), но так как клетки этого вида крупные, то биомасса сравнительно с другими видами получилась высокой - 11,87 мг/л. Из золотистых водорослей в водохранилище имелись Dinobryon sociale Ehr. и Mallomonas sp. Максимальное развитие первого вида приходилось на июнь, когда количество его превышало 5 млн. клеток/л (биомасса 2,70 мг/л). В июле он в планктоне не обнаруживался и вновь появился в конце августа. Наилучшее развитие в осенний период наблюдалось в сентябре (0,82 млн. клеток/л, биомасса 0,42 мг/л). В октябрьском планктоне насчитывалось 0,27 млн. клеток/л. Mallomonas изредка попадался только в летних пробах. Таким образом, наибольшая численность и биомасса пирофитовых и золотистых водорослей наблюдалась в июне и сентябре. Сосредоточивались они в поверхностном слое воды. Хлорококковые водоросли в Кара-Чумышском водохранилище отличались наибольшим видовым разнообразием по сравнению с другими типами. Рассмотрим кратко развитие наиболее распространенных видов в течение вегетационного периода 1962 г. Coelastrum microporum Naeg. и С. sphaericum Naeg. появились в планктоне в июне и держались до сентября включительно. Самая высокая численность их отмечена в сентябре - 1,6 млн. клеток/л. Oocystis submarina Lagerh. начал развиваться позже - с середины июля, максимальное количество (около 1 млн. клеток/л) обнаружено во второй половине сентября. Как незначительная примесь попадался также О. pseudocoronata Korschik. Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. и S. bijugatus (Turp.) Kütz. появились в планктоне в разное время: первый - в мае, второй - в конце июня. Максимум развития указанных видов приходился на вторую половину августа. При этом 5. quadricauda (Turp.) Breb. встречался в количестве свыше 0,5 млн. клеток/л, S. bijugatus (Turp.) Kütz. - около 1 млн. клеток/л. Chlorella vulgaris Beyer, находилась в водоеме с конца июня по сентябрь. Этот вид дал два максимума численности - в июле и сентябре (свыше 0,5 млн. клеток/л). Изредка попадалась Ch. mucosa Korschik. Реже, чем перечисленные выше виды, но в заметных количествах были найдены Palmellocystis planctonica Korschik., Tetraedron minimum (A. Br.) Hansg., Pediastrum boryanum (Turp.) Menegh., Franceia tenuispina Korschik. Итак, ни один из видов хлорококковых в отдельности не достигал большого количества, однако все вместе они составляли уже значительную величину. Наибольшее развитие наблюдалось в августе и сентябре (см. рис. 3). Количество их в это время колебалось в пределах 1,2-7,2 млн. клеток/л (биомасса 0,5-6,5 мг/л). Максимум падал на сентябрь. Распространены хлорококковые преимущественно в верхних горизонтах до глубины 5 м, а иногда до дна (20/IX, см. рис. 4). Вольвоксовые водоросли в водохранилище были представлены видами Phacoius lenticularis Ehr., Pandorina morum, (Müll.) Bory, Eudorina elcgans Ehr. Иногда встречался также Chlamydomonas sp. В заметных количествах упомянутые виды были обнаружены летом. Так, 20 июля отмечено массовое развитие Phacotus lenticularis Ehr. (15,1 млн. клеток/л, биомасса 1,51 мг/л), 20 августа было много Eudorina elegans Ehr. (1,3 млн. клеток/л, биомасса 2,99 мг/л), наибольшее количество Pandorina morum (Müll.) Bory наблюдалось в июле и сентябре. В общем, развитие вольвоксовых водорослей было приурочено к теплым летним месяцам (см. рис. 3). Распространены они в верхних слоях воды до глубины 3-4 м (см. рис. 4). Из десмидиевых водорослей в массе был обнаружен только один вид - Cosmarium sp. Он присутствовал в планктоне с середины июня по октябрь включительно (см. рис. 3). Максимальное количество наблюдалось в середине августа (4 млн. клеток/л, биомасса 12,30 мг/л). Сосредоточен в основном в верхнем горизонте до глубины 3 м (см. рис. 4). Данные, приведенные выше ,показывают, что наибольшей биомассой обладали диатомовые, пирофитовые и десмидиевые, и самая высокая общая биомасса фитопланктона (26-29 мг/л) была приурочена ко времени массового развития перечисленных групп (август-октябрь, см. табл. 1). Видовой состав и ритм сезонного развития фитопланктона на других станциях водохранилища были в основном такими же, как и на станции 1, но количество водорослей, особенно в реках Кара-Чумыш и Инчереп выше их слияния, было заметно меньше. Таким образом, район водозабора являлся в водохранилище местом наибольшей концентрации фитопланктона. Возможно, что высокая численность его обусловливалась не только развитием водорослей, но частично и приносом их с вышележащих участков. Обильное развитие фитопланктона в Кара-Чумышском водохранилище сильно затрудняло работу насосно-фильтровальной станции. Засорение фильтров водорослями приводило к необходимости более частых промывок их, что значительно снижало производительность станции. В 1962 г. затруднения в фильтрации воды испытывались в общей сложности более двух месяцев и особенно сильные в периоды массового развития диатомовых водорослей: с 25 мая по 9 июня (виды Synedra), с 5 по 15 июля и с 13 сентября по 9 октября (Л sterlonella fortnosa HassJ. Фильтроцикл в это время доходил до 16-33 мин. По плану после завершения реконструкции гидроузла уровень воды в водоеме будет поднят до отметки 353,7 м, т. е. на 11 м. При этом можно было бы ожидать уменьшения развития фитопланктона в районе водозабора. Однако в верховьях возникнут мелководья, благоприятные для развития водорослей, и вследствие этого усилится влияние сноса их (водорослей) течением с этих участков на формирование фитопланктона нижней глубоководной зоны. Ослабить это влияние можно более тщательным уходом за мелководьями (соблюдение санитарных норм, уборка высшей водной растительности в осеннее время до опускания ее на дно и т. д.). В водохранилище была хорошо выражена вертикальная стратификация всех групп водорослей (см. рис. 4). Большинство форм, в массе встречавшихся в верхних горизонтах, в придонных слоях обнаруживались лишь в небольшом количестве или единично. Исключение составляли диатомовые и хлорококковые, которые в сентябре были распределены по вертикали относительно равномерно. Разница в содержании какого-либо вида в поверхностном слое воды и у дна особенно хорошо была выражена в моменты нарастания и максимума численности данного вида. Вслед за снижением концентрации водорослей у поверхности возрастало их количество у дна, и разница между этими горизонтами становилась меньше (табл. 2). Таблица 2. Содержание некоторых видов водорослей в поверхностном и придонном слоях воды на станции 1 Параллельно с отбором проб на станции 1 проводилось ежедекадное определение интенсивности фотосинтеза водорослей. Исследования показали, что наиболее интенсивный фотосинтез фитопланктона происходил в верхнем метровом слое воды (рис. 5). Компенсационный пункт располагался в течение всего периода наблюдений в среднем на глубине 1,8 м, что выше удвоенной прозрачности по белому диску, которая доходила в этом месте до 3-4 м. Количество кислорода, выделенного за сутки в поверхностном слое воды, колебалось с июня по сентябрь в пределах 0,64-2,44 мг/л. Кислодорный баланс на этом горизонте был положительным в течение всего периода наблюдений. Максимум выделенного кислорода (2,44 мг/л) приходился па июль. Компенсационный пункт в это время располагался на глубине 2,6 м, т. е. ниже, чем в другие месяцы (см. рис. 5). Поглощение кислорода в большинстве случаев было более сильным в верхних горизонтах, где отмечена и самая высокая концентрация фитопланктона. В августе имело место резкое увеличение поглощения кислорода у дна. Pиc. 5. Среднемесячная интенсивность выделения и поглощения кислорода в Кара-Чумышском водохранилище на станции 1: Жирная ломаная линия обозначает количество 02 в мг\л, выделенного за сутки; прерывистая ломаная - количество O2 в мг/л, поглощенного за сутки; вертикальная прерывистая - прозрачность по белому диску; горизонтальная линия-компенсационный пункт фотосинтеза Если подсчитать количество кислорода, выделенного и поглощенного над площадью 1 м2 при глубине 7 м, то получится, что чистая продукция кислорода (Ф-Д) выражалась положительным числом только в июле, когда наблюдался наиболее интенсивный фотосинтез водорослей и компенсационный пункт находился ниже, чем всегда. В другие месяцы кислородный баланс был отрицательным (табл. 3). Но в основном такая картина для водохранилища не типична, так как глубины 6-7 м и выше встречаются только по бывшему руслу, которое в общем занимает небольшую площадь. На остальной территории преобладают глубины 1-3 м. Учитывая толщину зоны интенсивного фотосинтеза (1,8 м) и преобладающие глубины, можно сказать, что в среднем в водоеме величина Ф-Д была положительной. Таблица 3. Количество выделенного (Ф) и поглощенного (Д) кислорода в воде Кара-Чумышского водохранилища на станции 1 После окончательного подъема уровня воды глубины в водохранилище сильно возрастут. В результате то, что мы наблюдали при изучении фотосинтеза водорослей в районе водозабора, возможно, будет типичным для всей нижней глубоководной зоны водохранилища и кислородный баланс (Ф-Д) на этом участке в пересчете на всю глубину будет отрицательным. Сопоставление фитопланктона Кара-Чумышского водохранилища в 1962 г. с тем, что наблюдалось в 1956 г. (7,8), показывает, что в оба года он был развит достаточно хорошо и периодически вызывал обильное "цветение" водоема. Видовой состав планктических водорослей за прошедшие 6 лет не претерпел существенных изменений, но в ритме сезонного развития водорослей различия имелись. Массовое развитие их в 1962 г. началось раньше и закончилось позже, чем в 1956 г., что объясняется, по-видимому, метеорологическими условиями этих лет. В конце мая и начале июня 1962 г. в планктоне в массе встречались Synedra acus var. radians Kütz., Dinobryon sociale Ehr., Fragilaria crotonensis Kitt., почти в течение всего сентября имело место "цветение" водоема Asterionella formosa Mass. В 1956 г. в это время фитопланктон был очень бедным. В летние месяцы "цветение" воды отмечалось как в 1956, так и в 1962 гг., но в последнем случае состав господствующих видов был более разно образным. Максимальное количество водорослей в 1956 г. отмечалось в августе, в 1962 г. - в сентябре. Фитопланктон Кара-Чумышского водохранилища по количеству и биомассе водорослей и составу видов, вызывающих "цветение" воды, имеет много общего с фитопланктоном небольших водохранилищ Донбасса [3]. Обильное "цветение" сине-зелеными, разнообразие хлорококковых, требующих большого количества азота, наличие пирофитовых и вольвоксовых позволяет охарактеризовать Кара-Чумышское водохранилище как водоем эвтрофного типа. Литература
Колеса промышленные для тележек в Казани. |
|
|
© VOLIMO.RU, 2010-2019
При использовании материалов сайта активная ссылка обязательна: http://volimo.ru/ 'Водоросли, лишайники, мохообразные в природе и промышленности' |